方形高墩盖梁墩柱一体式支撑体系施工技术分析

杨 庆 （安徽省公路桥梁工程有限公司，安徽 合肥 230031）

0 引言

随着我国桥梁建设的迅速发展，山区道路建设必不可少，而山区公路工程施工中，不可避免地采取桥梁跨越山涧等方法[1]。传统盖梁施工工艺有支架法、穿心棒法、抱箍法、钢管桩法等，其中抱箍法仅适用于圆柱墩施工，方形墩柱则不适用[2]。支架法仅适用于高度较低的墩柱，同时对于山区复杂的地理环境也不能适用[3]。穿心棒法则是在墩柱中穿插高强钢棒，通过千斤顶支撑承重梁保证盖梁的施工，但是该施工方案对于墩柱结构完整性有影响，且千斤顶的倾覆风险较大[4]。整个项目的施工节点工期是盖梁的施工进度，因此盖梁施工方法的选择对加快施工进度至关重要。

1 工程概况

安徽省牛岭水库工程库区道路-榔车路项目起自榔桥镇区中心与G205 相交处，接镇区规划路，由西向东布线，跨越牛岭水库至分界岭隧道口。工程建设里程9.45km，桥梁总长0.33km，道路主线为二级公路建设标准，设计速度40km/h。

榔车路桥梁全长281m，桥跨布置为6.0m（桥台）+9.0m×30m+5.0m（桥台）。上部结构采用5.0m×30m 一联及4.0×30m 一联预应力混凝土小箱梁结构，第一联下部结构1、2 号墩采用桩柱式桥墩，3、4、5 号墩采用实体墩接承台、群桩基础。第二联6～8 号桥墩下部结构采用实体墩接承台、群桩基础。桥台采用U 型桥台，扩大基础。3～8 号桥墩采用实体方形墩接承台、群桩基础，盖梁高2.2m，宽2.2m，方形实体墩最低20.2m，最高为26.1m。

图1 榔车路项目桥梁效果图

2 方形高墩盖梁墩柱一体式支撑体系施工

2.1 总体施工方案

高墩模板选择。根据牛岭水库大桥桥梁墩身结构尺寸，高墩施工采用分段浇筑，翻升模板由大块模板与操作平台组合而成。每次混凝土灌注5.5～6.5m高为一个作业循环，模板为翻转模，节高2m。模板的种类有直模板和圆端半圆型两种类型，模板以2m 为模数，模板高度一共有7m，并配1 节1m 高模板做调整节。

墩顶节施工。在墩柱末节施工时，根据正常墩柱施工流程，安装带有定制螺栓孔钢板连接件的模板。

斜撑托架安装施工。通过墩柱模板上的预留螺栓孔连接件，采取螺栓连接的方式安装斜撑托架，并在托架上布设双拼12.6#工字钢以作分配梁，分配梁安装完成后，即可进行盖梁底模的安装。安装完成后，可对整体支撑体系进行预压，消除非弹性变形，并对其高程进行复测，验证其支撑的可靠性。

2.2 施工流程

翻模施工工艺流程图如图2所示。

图2 翻模施工工艺流程图

图3 墩身操作平台示意图

图4 墩末节施工后钢模板紧固

图5 斜撑托架与墩身钢模板螺栓连接

图6 斜撑托架分配梁安装

2.3 墩身模板施工

翻模施工系统由提升机构、模板系统、工作平台和安全设施组成。模板系统采用拉杆式钢模，由定型钢模、拉杆组成，依据施工图由钢模厂定做，要求在加工厂严格进行模板试拼。

为了便于施工，操作平台设置在墩柱上，操作平台就是在墩身四周设置角钢作为工人施工的操作平台。有利于模板安装，钢筋绑扎方便快捷，也有利工人行走和施工方便，保障了施工人员的安全。操作平台采用三角形支架制作，操作平台四周采用钢管与栏杆立柱相连接，立柱高1.2m，立柱间距1.0m，采用Φ18钢筋焊接环向围栏。在防护栏杆内挂设安全网，防止施工期间人员和杂物坠落。

翻模施工时，需要人工和机械同时配合，即先用机械把翻模模板提升，然后人工站在操作平台重新安装模板。每次翻模的原则是“翻下不翻上”，保留上模板不动，把下模板拆除后并用吊车配合人工安装，拼装牢固后，再将上模板与下模板连接在一起，检查其牢固性，牢固性满足规范后方可施工。如此循环直至墩身封顶。

起重设备选用25t 汽车吊进行吊装作业，根据模板配节重量情况，最大吊装重量2t，最大吊装半径按14m 控制，25t汽车吊吊装半径最大为14m、吊重限制为3t，吊装能力满足要求。

2.4 墩柱末节施工

方形高墩盖梁墩柱一体式主要依托于墩末节钢模板与墩柱实体间的抱箍力、摩擦力来承受荷载。在墩柱施工前，应当根据斜撑托架设置在墩柱钢模板上的位置进行配节。墩末节施工时，根据平时正常墩柱施工流程组织施工。墩柱施工完成后，应对墩柱拉杆螺栓进行二次紧固，确保不因混凝土浇筑过程中的冲击力导致松动。

2.5 拱座施工

斜撑托架采取双拼14#槽钢在钢模板厂家定制，盖梁悬挑端1.8m，同时为确保施工平台，设计托架总长度为3m。一侧设置2 个托架，一个盖梁为4 个托架，每个托架设置三处螺栓连接点，确保荷载均匀分布在墩身钢模板上。斜撑托架采用螺栓连接至墩身钢模板上后，确保连接紧固。安装完成后，将长5m 的双拼12.6#工字钢，以50cm 一道的间距纵向均匀摆放在双拼14#槽钢托架上，用作分配梁。并在分配梁上，在盖梁底模与双拼工字钢的接触点位上，安放3cm 高钢楔子，确保浇筑完成后模板的正常卸落。

2.6 混凝土施工

根据施工计划，采用4～5 台泵车进行混凝土浇筑。浇筑之前检查各项安全指标，保证混凝土能够顺利完成浇筑。

为防止运至现场的混凝土发生离析现象，泵车加速搅拌，搅拌的速度在25～30s 之间，速度不宜过快，以保证混凝土的和易性，满足施工要求。

高墩混凝土养生采用两布一膜工艺。墩身的养生有单独专人负责，在混凝土的强度超过2.5MPa 后，工人才能拆除模板，并和监理工程师一起检查拆除过程，拆模检查混凝土外观合格后方可洒水养护。然后将土工布用螺旋上升的方式包裹墩身，搭接部位满足10cm的要求，养护期间要保证水份充足，养护时间控制在14d以上。

2.7 模板安全验算

①有限元建模

墩柱模板采用δ6 钢板，法兰筋板δ 12 钢板，竖肋10#槽钢，背楞20#槽钢，四角对拉14#角钢。设计采用侧包底结构，上下用φ20 精轧螺纹钢对拉加固。模板采用MIDAS 软件进行板单元模拟，法兰、竖肋、背肋用梁单元模拟。整体有限元模型如图7所示。

图7 墩柱模板MIDAS模型

②有限元验算结果

由图8 可以看出，最大变形为2mm，此变形包括背肋的变形，刚度满足要求。最大剪切应力为25MPa，小于抗剪强度设计值fv=125MPa。最大组合应力为43MPa，小于抗弯强度设计值f=215MPa。故面板的刚度和强度均满足要求。

图8 模板变形图

2.8 墩柱施工安全保证

①施工前严格检查扶梯、工作台、脚手架、护身栏、安全网的连接牢固性，必须检验合格后方可使用。

②从地面到墩柱施工平台必须通过专门的扶梯或专门设置的上下通道，人员通道和物料通道不能共用，必须分开。

③现场务必有专人指挥，配有口哨，对违章人员严格批评教育后，方可作业。

④拼装之前严格检查每一道施工工序，斜撑托架施工是整个高墩施工的关键所在，必须严格按照规范安装牢固，并计算安全性。技术员每一道工序都要旁站，保证施工期间安全性。

⑤盖梁施工属于高空作业，必须设置安全网等一系列安全施工措施，包括栏杆、竹胶板等，严禁翘头板的出现。特别是安全网、脚手板、安全带的使用要规范，所有施工人员必须戴安全帽、安全带。

榔车路项目原计划采用穿心棒法施工盖梁，经综合评定，由于穿心棒法会破坏墩柱的整体性，桥梁处于水库库区，蓄水水位较高，容易对墩柱实体质量产生影响，且穿心棒法的难点为千斤顶的抗倾覆措施难以把控。通过现场实际施工情况，确定采用墩柱钢模板与斜撑托架相结合的方法施工方形墩柱，主要依托“分配梁+斜撑托架+钢模板+实体墩身”传递盖梁悬挑端的荷载，利用墩柱钢模板与实体墩身的摩擦力、抱箍力来承载荷载，通过本项措施节约墩柱模板安拆工期39d。

3 结语

利用斜撑托架自身刚度传递荷载至墩柱模板上，利用墩柱模板与墩身的抱箍力、摩擦力承受荷载。合理的支撑体系，能有效节约施工材料，节省施工成本。

通过有限元软件对盖梁模板进行计算，合理规划最后节墩柱模板的配节高度，并在斜撑托架的顶面上安装分配梁，确保均布荷载，通过预压消除非弹性变形以及检验支撑体系的稳固性。

采用斜撑托架、墩柱模板作为传力结构，利用墩柱模板与墩柱间的抱箍力与摩擦力进行受力，保证整体的稳定性，消除了现场加工质量可能存在的不稳定性隐患。